Electrical spin injection and transport in semiconductor nanowires: Challenges, progress and perspectives

Nanoscale

Volumn 7, Issue 10, 2015, Pages 4325-4337

  Tang, Jianshi ^a,b   Wang, Kang L ^a  

^a UNIVERSITY OF CALIFORNIA   (United States)

^b IBM T J WATSON RESEARCH CENTER   (United States)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

MAGNETOELECTRONICS; POWER ELECTRONICS;

DEVICE APPLICATION; ELECTRICAL SPIN INJECTION; SCHOTTKY CONTACTS; SEMICONDUCTOR NANOWIRE; SEMICONDUCTOR SPINTRONICS; SPIN ORBIT INTERACTIONS; SPIN-DIFFUSION LENGTH; SPINTRONIC DEVICE;

NANOWIRES;

EID: 84924007659     PISSN: 20403364     EISSN: 20403372     Source Type: Journal    
DOI: 10.1039/c4nr07611g     Document Type: Review

References (90)

1. International Technology Roadmap of Semiconductors (ITRS), http://www.itrs.net
2. S. A. Wolf D. D. Awschalom R. A. Buhrman J. M. Daughton S. v. Molnar M. L. Roukes A. Y. Chtchelkanova D. M. Treger Science 2001 294 1488 1495
3. I. Žutić J. Fabian S. Das Sarma Rev. Mod. Phys. 2004 76 323 410
4. M. N. Baibich J. M. Broto A. Fert F. N. Van Dau F. Petroff P. Etienne G. Creuzet A. Friederich J. Chazelas Phys. Rev. Lett. 1988 61 2472
5. G. Binasch P. Grünberg F. Saurenbach W. Zinn Phys. Rev. B: Condens. Matter 1989 39 4828
6. F. J. Jedema A. T. Filip B. J. van Wees Nature 2001 410 345 348
7. F. J. Jedema H. B. Heersche A. T. Filip J. J. A. Baselmans B. J. van Wees Nature 2002 416 713 716
8. B. T. Jonker G. Kioseoglou A. T. Hanbicki C. H. Li P. E. Thompson Nat. Phys. 2007 3 542 546
9. S. P. Dash S. Sharma R. S. Patel M. P. de Jong R. Jansen Nature 2009 462 491 494
10. Y. Zhou W. Han L.-T. Chang F. Xiu M. Wang M. Oehme I. A. Fischer J. Schulze R. K. Kawakami K. L. Wang Phys. Rev. B: Condens. Matter 2011 84 125323
11. K.-R. Jeon B.-C. Min Y.-H. Jo H.-S. Lee I.-J. Shin C.-Y. Park S.-Y. Park S.-C. Shin Phys. Rev. B: Condens. Matter 2011 84 165315
12. X. Lou C. Adelmann S. A. Crooker E. S. Garlid J. Zhang K. S. M. Reddy S. D. Flexner C. J. Palmstrom P. A. Crowell Nat. Phys. 2007 3 197 202
13. H. J. Zhu M. Ramsteiner H. Kostial M. Wassermeier H.-P. Schönherr K. H. Ploog Phys. Rev. Lett. 2001 87 016601
14. N. Tombros C. Jozsa M. Popinciuc H. T. Jonkman B. J. van Wees Nature 2007 448 571 574
15. W. Han K. Pi K. M. McCreary Y. Li J. J. I. Wong A. G. Swartz R. K. Kawakami Phys. Rev. Lett. 2010 105 167202
16. M. Johnson Science 1993 260 320 323
17. S. Datta B. Das Appl. Phys. Lett. 1990 56 665 667
18. S. Sugahara M. Tanaka Appl. Phys. Lett. 2004 84 2307 2309
19. J. Tang C.-Y. Wang L.-T. Chang Y. Fan T. Nie M. Chan W. Jiang Y.-T. Chen H.-J. Yang H.-Y. Tuan L.-J. Chen K. L. Wang Nano Lett. 2013 13 4036 4043
20. J. Tang T. Nie K. L. Wang ECS Trans. 2014 64 613 623
21. E.-S. Liu J. Nah K. M. Varahramyan E. Tutuc Nano Lett. 2010 10 3297 3301
22. Y.-C. Lin Y. Chen A. Shailos Y. Huang Nano Lett. 2010 10 2281 2287
23. H. Kum J. Heo S. Jahangir A. Banerjee W. Guo P. Bhattacharya Appl. Phys. Lett. 2012 100 182407
24. S. Heedt C. Morgan K. Weis D. E. Bürgler R. Calarco H. Hardtdegen D. Grützmacher T. Schäpers Nano Lett. 2012 12 4437 4443
25. S. Zhang S. A. Dayeh Y. Li S. A. Crooker D. L. Smith S. T. Picraux Nano Lett. 2013 13 430 435
26. A. A. Kiselev K. W. Kim Phys. Rev. B: Condens. Matter 2000 61 13115 13120
27. G. Schmidt D. Ferrand L. W. Molenkamp A. T. Filip B. J. van Wees Phys. Rev. B: Condens. Matter 2000 62 R4790 R4793
28. A. Fert H. Jaffrès Phys. Rev. B: Condens. Matter 2001 64 184420
29. E. I. Rashba Phys. Rev. B: Condens. Matter 2000 62 R16267 R16270
30. W. Han Y. Zhou Y. Wang Y. Li J. J. I. Wong K. Pi A. G. Swartz K. M. McCreary F. Xiu K. L. Wang J. Zou R. K. Kawakami J. Cryst. Growth 2009 312 44 47
31. K. Yamane K. Hamaya Y. Ando Y. Enomoto K. Yamamoto T. Sadoh M. Miyao Appl. Phys. Lett. 2010 96 162104
32. S. P. Dash S. Sharma J. C. Le Breton J. Peiro H. Jaffrès J. M. George A. Lemaître R. Jansen Phys. Rev. B: Condens. Matter 2011 84 054410
33. A. Toriumi T. Tabata C. Hyun Lee T. Nishimura K. Kita K. Nagashio Microelectron. Eng. 2009 86 1571 1576
34. V. Heine Phys. Rev. 1965 138 A1689 A1696
35. R. R. Lieten S. Degroote M. Kuijk G. Borghs Appl. Phys. Lett. 2008 92 022106
36. T. Nishimura K. Kita A. Toriumi Appl. Phys. Express 2008 1 051406
37. Y. Zhou M. Ogawa X. Han K. L. Wang Appl. Phys. Lett. 2008 93 202105
38. Y. Zhou W. Han Y. Wang F. Xiu J. Zou R. K. Kawakami K. L. Wang Appl. Phys. Lett. 2010 96 102103
39. W. H. Butler X. G. Zhang T. C. Schulthess J. M. MacLaren Phys. Rev. B: Condens. Matter 2001 63 054416
40. T. Sasaki T. Oikawa T. Suzuki M. Shiraishi Y. Suzuki K. Noguchi Appl. Phys. Lett. 2010 96 122101
41. S. Iba H. Saito A. Spiesser S. Watanabe R. Jansen S. Yuasa K. Ando Appl. Phys. Express 2012 5 053004
42. Y. Zhou M. Ogawa M. Bao W. Han R. K. Kawakami K. L. Wang Appl. Phys. Lett. 2009 94 242104
43. K. Kasahara Y. Baba K. Yamane Y. Ando S. Yamada Y. Hoshi K. Sawano M. Miyao K. Hamaya J. Appl. Phys. 2012 111 07C503
44. Y. Wu J. Xiang C. Yang W. Lu C. M. Lieber Nature 2004 430 61 65
45. J. Tang C.-Y. Wang F. Xiu A. J. Hong S. Chen M. Wang C. Zeng H.-J. Yang H.-Y. Tuan C.-J. Tsai L. J. Chen K. L. Wang Nanotechnology 2010 21 505704
46. J. Tang C.-Y. Wang F. Xiu M. Lang L.-W. Chu C.-J. Tsai Y.-L. Chueh L.-J. Chen K. L. Wang ACS Nano 2011 5 6008 6015
47. J. Tang C.-Y. Wang M.-H. Hung X. Jiang L.-T. Chang L. He P.-H. Liu H.-J. Yang H.-Y. Tuan L.-J. Chen K. L. Wang ACS Nano 2012 6 5710 5717
48. R. Jansen S. P. Dash S. Sharma B. C. Min Semicond. Sci. Technol. 2012 27 083001
49. L.-T. Chang W. Han Y. Zhou J. Tang I. A. Fischer M. Oehme J. Schulze R. K. Kawakami K. L. Wang Semicond. Sci. Technol. 2013 28 015018
50. I. Appelbaum B. Huang D. J. Monsma Nature 2007 447 295 298
51. O. van't Erve C. Awo-Affouda A. T. Hanbicki C. H. Li P. E. Thompson B. T. Jonker IEEE Trans. Electron Devices 2009 56 2343 2347
52. T. Sasaki T. Oikawa M. Shiraishi Y. Suzuki K. Noguchi Appl. Phys. Lett. 2011 98 012508 012503
53. C. H. Li O. M. J. van 't Erve B. T. Jonker Nat. Commun. 2011 2 245
54. O. M. J. van 't Erve A. L. Friedman E. Cobas C. H. Li J. T. Robinson B. T. Jonker Nat. Nanotechnol. 2012 7 737 742
55. Y. Ando K. Kasahara S. Yamada Y. Maeda K. Masaki Y. Hoshi K. Sawano M. Miyao K. Hamaya Phys. Rev. B: Condens. Matter 2012 85 035320
56. A. Jain L. Louahadj J. Peiro J. C. L. Breton C. Vergnaud A. Barski C. Beigné L. Notin A. Marty V. Baltz S. Auffret E. Augendre H. Jaffrès J. M. George M. Jamet Appl. Phys. Lett. 2011 99 162102
57. S. Jahangir F. Doʇan H. Kum A. Manchon P. Bhattacharya Phys. Rev. B: Condens. Matter 2012 86 035315
58. M. Ramsteiner H. Y. Hao A. Kawaharazuka H. J. Zhu M. Kästner R. Hey L. Däweritz H. T. Grahn K. H. Ploog Phys. Rev. B: Condens. Matter 2002 66 081304
59. H. C. Koo H. Yi J.-B. Ko J. Chang S.-H. Han D. Jung S.-G. Huh J. Eom Appl. Phys. Lett. 2007 90 022101
60. K. L. Litvinenko L. Nikzad J. Allam B. N. Murdin C. R. Pidgeon J. J. Harris T. Zhang L. F. Cohen J. Appl. Phys. 2007 101 083105
61. Y. Yafet, in Solid State Phys., ed., S. Frederick, and, T. David, Academic Press, 1963, vol. 14, pp. 1-98
62. F. J. Jedema M. S. Nijboer A. T. Filip B. J. van Wees Phys. Rev. B: Condens. Matter 2003 67 085319
63. R. J. Elliott Phys. Rev. 1954 96 266
64. P. R. Hammar M. Johnson Phys. Rev. Lett. 2002 88 066806
65. P. R. Hammar B. R. Bennett M. J. Yang M. Johnson Phys. Rev. Lett. 1999 83 203
66. M. Oltscher M. Ciorga M. Utz D. Schuh D. Bougeard D. Weiss Phys. Rev. Lett. 2014 113 236602
67. F. Pezzoli F. Bottegoni D. Trivedi F. Ciccacci A. Giorgioni P. Li S. Cecchi E. Grilli Y. Song M. Guzzi H. Dery G. Isella Phys. Rev. Lett. 2012 108 156603
68. A. A. Balandin J. Nanosci. Nanotechnol. 2005 5 1015 1022
69. A. W. Holleitner V. Sih R. C. Myers A. C. Gossard D. D. Awschalom Phys. Rev. Lett. 2006 97 036805
70. S. Kettemann Phys. Rev. Lett. 2007 98 176808
71. S. Patibandla S. Pramanik S. Bandyopadhyay G. C. Tepper J. Appl. Phys. 2006 100 044303
72. T. Schäpers V. A. Guzenko M. G. Pala U. Zülicke M. Governale J. Knobbe H. Hardtdegen Phys. Rev. B: Condens. Matter 2006 74 081301
73. A. E. Hansen M. T. Björk C. Fasth C. Thelander L. Samuelson Phys. Rev. B: Condens. Matter 2005 71 205328
74. P. Roulleau T. Choi S. Riedi T. Heinzel I. Shorubalko T. Ihn K. Ensslin Phys. Rev. B: Condens. Matter 2010 81 155449
75. S. M. George Chem. Rev. 2009 110 111 131
76. J. Tang C.-Y. Wang F. Xiu Y. Zhou L.-J. Chen K. L. Wang Adv. Mater. Sci. Eng. 2011 2011 316513
77. T. Wei N. Binh-Minh C. Renjie A. D. Shadi Semicond. Sci. Technol. 2014 29 054004
78. J. Tang, C.-Y. Wang, L.-J. Chen and K. L. Wang, Nanotechnology (IEEE-NANO), 2012 12th IEEE Conference on, 2012, 1 5
79. S. Pramanik C. G. Stefanita S. Patibandla S. Bandyopadhyay K. Garre N. Harth M. Cahay Nat. Nanotechnol. 2007 2 216 219
80. Z. H. Xiong D. Wu Z. Valy Vardeny J. Shi Nature 2004 427 821 824
81. J. Tang C.-Y. Wang W. Jiang L.-T. Chang Y. Fan M. Chan C. Wu M.-H. Hung P.-H. Liu H.-J. Yang H.-Y. Tuan L.-J. Chen K. L. Wang Nano Lett. 2012 12 6372 6379
82. M. Julliere Phys. Lett. A 1975 54 225 226
83. L. J. Lauhon M. S. Gudiksen D. Wang C. M. Lieber Nature 2002 420 57 61
84. W. Lu J. Xiang B. P. Timko Y. Wu C. M. Lieber Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2005 102 10046 10051
85. J. Noborisaka J. Motohisa S. Hara T. Fukui Appl. Phys. Lett. 2005 87 093109
86. J. Tang L.-T. Chang X. Kou K. Murata E. S. Choi M. Lang Y. Fan Y. Jiang M. Montazeri W. Jiang Y. Wang L. He K. L. Wang Nano Lett. 2014 14 5423 5429
87. A. Hirohata K. Takanashi J. Phys. D: Appl. Phys. 2014 47 193001
88. B. Behin-Aein D. Datta S. Salahuddin S. Datta Nat. Nanotechnol. 2010 5 266 270
89. F. Xiu Y. Wang J. Kim A. Hong J. Tang A. P. Jacob J. Zou K. L. Wang Nat. Mater. 2010 9 337 344
90. D. E. Nikonov G. I. Bourianoff IEEE Trans. Nanotechnol. 2005 4 206 214